MODIFIKASI ZEOLIT DENGAN MENAMBAHKAN KARBON
AKTIF DARI ALANG-ALANG
(Imperata silindrika) SEBAGAI
ADSORBEN GAS CO DARI KENDARAAN BERMOTOR
Zeolit Modification by Adding Active Carbon from Reed (Imperata silindrika) as Carbon Monoxide Adsorbent on Motorcycle
TUGAS AKHIR
OLEH
IKA SUARTIKA NIM.091411080
TIRA CANGTIKA NIM.091411093
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
JULI 2012
MODIFIKASI ZEOLIT DENGAN MENAMBAHKAN KARBON
AKTIF DARI ALANG-ALANG
(Imperata silindrika) SEBAGAI
ADSORBEN GAS CO DARI KENDARAAN BERMOTOR
Zeolit Modification by Adding Active Carbon from Reed (Imperata silindrika) as Carbon Monoxide Adsorbent on Motorcycle
TUGAS AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Program Studi Diploma III Teknik Kimia
OLEH
IKA SUARTIKA NIM.091411080
TIRA CANGTIKA NIM.091411093
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
JULI 2012
ABSTRAK
Gas buang kendaraan bermotor memiliki kontribusi dalam pencemaran udara. Salah satu cara mengurangi pencemaran udara tersebut adalah dengan proses adsorpsi menggunakan adsorben seperti zeolit. Pada penelitian ini, zeolit dimodifikasi dengan menambahkan karbon aktif dari alang-alang (Imperata silindrika). Zeolit yang dimodifikasi ditempatkan ke dalam tabung stainless steel sebanyak 50 gram kemudian dipasang ke kendaraan bermotor untuk menguji kinerja dari adsorben tersebut. Pengukuran dilakukan terhadap gas karbon monoksida (CO) menggunakan Exhaust Gas Analyzer pada kondisi idle, yakni kondisi mesin dalam keadaan hidup tapi tidak diberi beban. Efisiensi penyerapan terbaik dari zeolit modifikasi yaitu 88,57% pada menit ke-70. Zeolit yang sudah dimodifikasi tersebut merupakan campuran zeolit dan karbon aktif dari alang-alang dengan perbandingan 2:3.
Kata kunci : zeolit, alang-alang, zeolit modifikasi, adsorpsi, gas CO
ABSTRACT
Motorcycle’s exhaust gas has great contribution in air pollution. One solution that can be done in decreasing the pollution is by applying adsorption process by using zeolite as the adsorbent. In this research, zeolite is modified by adding active carbon from reed (Imperata silindrika). The modified zeolite is placed in stainless steel tube as much as 50 grams, and then put onto motorcycle to test the adsorbent’s work. The measurement is done toward monoxide (CO) by using Exhaust Gas Analyzer in idle mode. It is when the machine is on without any load. The best adsorption efficiency of modified zeolite is 88.57% on the 70th minutes.
The modified zeolite which is used is the combination of zeolite and reed’s active carbon with the comparison 2:3.
Keywords : zeolite, reed, modified zeolite, adsorption, carbon monoxide gas
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul “Modifikasi Zeolit Dengan Menambahkan Karbon Aktif Dari Alang-Alang (Imperata Silindrika) Sebagai Adsorben Gas CO Pada Kendaraan Bermotor”. Laporan ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
Laporan ini disusun berdasarkan studi pustaka dan pengumpulan data dari dinas perhubungan dan lingkungan hidup. Semua data yang diperoleh dari hasil penelitian, penulis lakukan di laboratorium Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung dan Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan hormat penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada:
1. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, MT selaku ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
2. Rispiandi, MT selaku ketua program studi teknik kimia Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
3. Dra. Endang Widiastuti M.Si selaku dosen pembimbing pertama atas pengarahan, bimbingan, dan masukan yang diberikan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini.
4. Ir. Herawati Widiastuti M.Eng.Sc Ph.D selaku dosen pembimbing kedua atas pengarahan, bimbingan, dan masukan yang diberikan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini.
5. Ir. Bambang Soeswanto, MT Selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan.
6. Ir. Nurcahyo, MT Selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan.
7. Riniati, SPd., M.Si Selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan.
8. Seluruh teknisi dan staf tata usaha Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
9. Seluruh pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung dalam penulisan laporan ini.
Akhir kata penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dalam pengembangan adsorben terutama untuk pengolahan gas buang.
Bandung, Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERSEMBAHAN CURRICULUM VITAE KATA PENGANTAR ... i ABSTRAK ... iii ABSTRACT ... iv DAFTAR ISI ... vDAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Penelitian ... 1
1.2. Tujuan Penelitian ... 2
1.3. Ruang Lingkup ... 3
1.4. Tahapan Penelitian... 3
1.5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Pencemaran Udara ... 5
2.1.1 Jenis-jenis Pencemaran Udara... 5
2.1.2 Baku Mutu Udara ... 7
2.1.3 Dampak Pencemaran Udara ... 8
2.2. Adsorpsi ... 10 2.3. Adsorben ... 11 2.3.1 Zeolit ... 12 2.3.1.1 Karakteristik Zeolit ... 15 2.3.2 Alang-alang ... 17
2.4. Metode Analisis ... 18
2.4.1. Titrasi ... 18
2.4.1.1 Titrasi Asidimetri dan Alkalimetri... 20
2.4.2. Exhaust Gas Analyzer ... 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 24
3.1. Tahap Persiapan ... 24
3.1.1. Studi Literatur ... 24
3.1.2. Bahan Baku Pembuatan Produk (Zeolit-Karbon Aktif) ... 24
3.1.3. Bahan Uji... 25
3.1.4. Alat Proses... 25
3.1.5. Alat Uji ... 26
3.2. Proses secara Keseluruhan ... 26
3.3. Tahap Pelaksanaan Proses ... 27
3.3.1 Proses Pembuatan Karbon Aktif dari Alang-Alang (Imperata silindrika) ... 27
3.3.2 Proses Grinding Sizing Zeolit ... 28
3.3.3 Proses Aktivasi Zeolit Secara Fisika ... 28
3.3.4 Proses Perekatan Zeolit dan Karbon Aktif ... 28
3.4. Tahap Pengujian Hasil Proses ... 28
3.4.1 Tahap Pengujian Adsorben ... 29
3.4.2 Penempatan Bahan Proses Ke dalam Pipa Stainless Steel ... 29
3.4.3 Uji Produk Menggunakan Exhaust Gas Analyzer ... 30
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 31
4.1. Proses Pembuatan Karbon Aktif dari Alang-alang menggunakan Aktivator H2SO4 ... 32
4.2. Hasil Uji Karbon Aktif dengan Variasi Waktu Perendaman Aktivator H2SO4 75% ... 33
4.3. Proses Aktivasi Zeolit Alam secara Fisika ... 34
4.4. Hasil Uji Zeolit dengan Variasi Zeolit Tanpa Aktivasi dengan Setelah Aktivasi ... 34
4.5. Proses Perekatan Zeolit Alam dengan Karbon Aktif Perendaman 20 menit
menggunakan Tepung Tapioka 1% ... 36
4.6. Penempatan Bahan Uji Ke Knalpot Kendaraan Bermotor Roda Dua ... 36
4.7. Hasil Uji Penyerapan Gas CO pada Kendaraan Bermotor dengan Variasi Ukuran Zeolit Alam ... 37
4.8. Hasil Uji Penyerapan Gas CO Pada Kendaraan Bermotor Terhadap Zeolit Modifikasi ... 39
4.9. Hasil Uji Zeolit yang Telah Dimodifikasi dengan Variasi Perbandingan Komposisi antara Zeolit dengan Karbon Aktif ... 41
4.10. Hasil Uji Penyerapan Gas CO pada Kendaraan Bermotor dengan Variasi Jenis Adsorben ... 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 44
5.1. Kesimpulan ... 44 5.2. Saran ... 44 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Formula Unit Sel dan Fisik Zeolit Alam ... 14
Tabel 2.2 Perbedaan Karakteristik Zeolit Alam dan Zeolit Buatan... 14
Tabel 2.3 Kandungan Kimia Alang-Alang ... 17
Tabel 2.4 Harga pH Titik Ekivalen Titrasi Asam Basa ... 19
Tabel 2.5 Kisaran Harga pH indikator Asam Basa dan Perubahan Warna ... 20
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Karbon Aktif dari Alang-Alang dengan Waktu Perendaman 10 menit dan 20 menit ... 33
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Zeolit Tanpa Aktivasi dan Setelah Aktivasi. ... 35
Tabel 4.3 Hasil Uji Kadar CO Tidak Terserap oleh Zeolit Alam Ukuran 2 mm; 1,4 mm; dan 1 mm... 37
Tabel 4.4 Efisiensi Penyerapan oleh Zeolit Alam Ukuran 2 mm; 1,4 mm; dan 1 mm ... 38
Tabel 4.5 Hasil Uji Kadar CO Tidak Terserap oleh Zeolit Modifikasi dengan Perbandingan Berat 4:1 ; 3:2 ; dan 2:3 ... 39
Tabel 4.6 Efisiensi Penyerapan oleh Zeolit Modifikasi dengan Perbandingan Berat 4:1 ; 3:2 ; dan 2:3 ... 40
Tabel 4.7 Hasil Uji Zeolit yang Telah Dimodifikasi dengan Variasi Perbandingan Komposisi ... 42
Tabel 4.8 Hasil Uji Kadar CO Tidak Terserap oleh Zeolit Alam 1 mm, Karbon Aktif, dan Zeolit Modifikasi Perbandingan 2:3 ... 43
Tabel 4.9 efisiensi Penyerapan oleh Zeolit Alam 1 mm, Karbon Aktif, dan Zeolit Modifikasi Perbandingan 2:3 ... 44
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Histogram Kontribusi Jenis Sumber Dalam Emisi Senyawa
Pencemar ... 9
Gambar 2.2 Zeolit Alam ... 12
Gambar 2.3 Tetrahedra Alumina dan Silika pada Struktur Zeolit ... 13
Gambar 2.4 Struktur Molekul Zeolit ... 13
Gambar 3.1 Zeolit Alam Uji... 25
Gambar 3.2 Furnace... 25
Gambar 3.3 Exhaust Gas Analyzer... 26
Gambar 3.4 Proses secara Keseluruhan ... 27
Gambar 3.5 Desain alat ... 29
Gambar 4.1 Grafik Kadar CO2 Tidak Terserap (%b/v) terhadap Waktu (Menit) pada Karbon Aktif dengan Waktu Perendaman 10 Menit dan 20 menit ... 33
Gambar 4.2 Grafik Kadar CO2 Tidak Terserap (%b/v) terhadap Waktu (Menit) pada Zeolit Tanpa Aktivasi dan setelah aktivasi ... 35
Gambar 4.3 Grafik Kadar CO Tidak Terserap (%) terhadap Waktu Penyerapan (Menit) pada Zeolit Alam Ukuran 2 mm; 1,4 mm; dan 1 mm. ... 37
Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Penyerapan (%) terhadap Waktu Penyerapan (Menit) pada Zeolit Alam Ukuran 2 mm; 1,4 mm; dan 1 mm. ... 38
Gambar 4.5 Grafik Kadar CO Tidak Terserap (%) terhadap Waktu Penyerapan (Menit) pada Zeolit Modifikasi dengan Perbandingan Berat 4:1 ; 3:2 ; dan 2:3 ... 40
Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Penyerapan (%) terhadap Waktu Penyerapan (Menit) pada Zeolit Modifikasi dengan Perbandingan Berat 4:1 ; 3:2 ; dan 2:3 ... 41
Gambar 4.7 Grafik Kadar CO Tidak Terserap (%) terhadap Waktu Penyerapan (Menit) pada Zeolit yang Telah Dimodifikasi dengan Variasi
Perbandingan Komposisi ... 42 Gambar 4.8 Grafik Kadar CO Tidak Terserap (%) terhadap Waktu Penyerapan
(Menit) pada Zeolit Alam 1 mm, Karbon Aktif, dan Zeolit
Modifikasi Perbandingan 2:3 ... 44 Gambar 4.9 Grafik Efisiensi Penyerapan (%) terhadap Waktu Penyerapan
(Menit) pada Zeolit Alam 1 mm, Karbon Aktif, dan Zeolit
Modifikasi Perbandingan 2:3 ... 45
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. “Catalytic Converter Monolitik”. [Online] tersedia: http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/32701 [19 Januari 2012] Anonim. “Karbonmonoksida”. [Online] tersedia:
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-sma-ma/karbon-monoksida-co/ [19 Januari 2012]
Anonim. 2011. “Laporan Kegiatan Pengujian Emisi Kendaraan Bermotor”. Bandung : BPLH Kota Bandung
Anonim. 2011. “Pengukuran Kualitas Udara Ambien Roadside Tahun 2011”. Bandung : BPLH Kota Bandung
Arhanny, Faradillah Dwi. “Laporan Titrasi Asidimetri dan Alkalimetri”. [Online] tersedia: http://faradillahchemistry09.blogspot.com/2012/06/laporan-titrasi-asidimetri-dan.html [6 Juli 2012]
Dewi, Ira Mutiara. Muplihin, Boni. 2008. “Implementasi Zeolit Alam dan Zeolit Aktif Hasil Proses Aktivasi secara Fisika untuk Penyisihan Amonium dalam Air Limbah”. Bandung : Teknik Kimia POLBAN
Lidya, Syafradewi. Andini, Nova. 2009. “Aktivasi Zeolit secara Batch dengan Proses Hydrothermal untuk Penyisihan Cu2+ dan Ni2+ dengan Kasus Zeolit
Alam Tasikmalaya ”. Bandung: Teknik Kimia POLBAN
Nainggolan, Rosda. Yulianti. 2010. “Penggunaan Silika Abu Sekam Padi sebagai Matriks Katalis Asam pada Reaksi Esterifikasi (Etil Asetat)”. Bandung : Teknik Kimia POLBAN
Rahmatia, Agnur. Dkk. 2008. “Catalytic Converter Zeolit-Chitosan: Alternatif Baru Pereduksi Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor”. Bogor : IPB
Sutiya, dkk. 2012. “Kandungan Kimia dan Sifat Serat Alang-Alang (Imperata silindrika) sebagai Gambaran Bahan Baku Pulp dan Kertas”. Kalimantan Selatan : Jurusan Teknologi Hasil Hutan Universitas Lambung Mangkurat Wibowo, Giovana Adi. Ramyadi, Riki. 2008. “Kajian Awal Pemanfaatan Sekam
Padi sebagai Adsorben”. Bandung : Teknik Kimia POLBAN
Widyabudiningsih, Dewi. 2010. “Pengelolaan Limbah Industri”. Bandung : Teknik Kimia POLBAN
Widyastuti dan Sunardi. 2007. “Karakteristik Karbon Aktif dari Alang-Alang (Imperata) yang dibuat dengan Cara Kimia”. Surakarta : Fakultas Teknik Universitas Setia Budi
Zahara, Rita. 2012. “Gas CO, Si Pembunuh Diam-diam”. Bandung : Pikiran Rakyat
NAMA : Ika Suartika NIM : 091411080
TTL : Bandung, 31 Mei 1991
Alamat : Jl. Pasir Kaliki Reuma No.37 RT.6 RW.19 Riwayat pendidikan :
2009-2012: Politeknik Negeri Bandung 2006-2009: SMAN 14 Bandung 2003-2006: SMPN 19 Bandung
1997-2003: SDN Neglasari IV Bandung e-mail : ikasuiwing@yahoo.co.id Phone : 08987098199
NAMA : Tira Cangtika NIM : 091411093
TTL : Dumai, 3 Agustus 1991 Alamat : Perum Adi Bumi Graha No.38 Riwayat pendidikan :
2009-2012: Politeknik Negeri Bandung 2006-2009: SMKN 14 Bandung 2003-2006: SMPN 13 Bandung 1997-2003: SDN Pelita Bandung
